Что называют водоизмещением судна?

Водоизмещение судна — это физический термин, который характеризует объем воды, вытесняемый телом судна при его погружении в жидкость. Этот показатель является важным параметром в кораблестроении и используется для расчета плавучести, устойчивости судна, а также для оценки его пригодности к эксплуатации на воде.

Суть понятия водоизмещения связана с архимедовой силой, описанной в законе Архимеда. Согласно этому закону, на тело, погруженное в жидкость, действует сила, равная весу вытесненной телом жидкости. Эта сила направлена вверх и обеспечивает плавучесть судна. Чтобы судно могло плавать, его вес должен быть равен весу вытесненной воды, то есть водоизмещению.

Водоизмещение судна определяется двумя основными величинами:

1. Объемное водоизмещение: Это объем жидкости, вытесняемый подводной частью судна. Объемное водоизмещение измеряется в кубических метрах (м³) или других единицах объема.

2. Весовое водоизмещение: Это масса жидкости, вытесняемой судном. Учитывая, что масса жидкости связана с объемом через ее плотность, весовое водоизмещение можно рассчитать как произведение объема вытесненной воды и плотности жидкости. Весовое водоизмещение часто выражается в тоннах, где 1 тонна = 1000 кг.

Формула для расчета весового водоизмещения:
$$ m = \rho \cdot V $$
где:
− $ m $ — масса вытесненной жидкости (весовое водоизмещение),
− $ \rho $ — плотность жидкости,
− $ V $ — объем вытесненной жидкости (объемное водоизмещение).

Водоизмещение может быть разным в зависимости от загрузки судна. При этом различают три основные категории водоизмещения:
− Порожнее водоизмещение: Это водоизмещение судна без груза и запаса топлива, то есть его собственная масса.
− Полное водоизмещение: Это водоизмещение судна с максимальной загрузкой, включая груз, экипаж, топливо, запасы воды и другие элементы.
− Эксплуатационное водоизмещение: Это водоизмещение судна при нормальных условиях эксплуатации, с грузом, но не на пределе грузоподъемности.

Понимание водоизмещения крайне важно при проектировании и эксплуатации судов. Оно позволяет определить, насколько судно будет погружено в воду, насколько оно устойчиво, и какой вес груза оно может безопасно перевозить. Водоизмещение также влияет на скорость движения судна, его маневренность и экономичность.

Архимедова сила, которая действует на судно, обусловлена тем, что давление жидкости увеличивается с глубиной. Нижние слои воды давят на судно сильнее, чем верхние, создавая подъемную силу. Если вес судна меньше или равен архимедовой силе, судно будет плавать. Если вес судна превышает подъемную силу, оно будет тонуть.

Таким образом, водоизмещение — это один из ключевых параметров, обеспечивающих возможность судна держаться на плаву, перевозить грузы и выполнять свои функции в водной среде.